(57)【要約】【課題】  再生音における音圧の周波数特性の平坦特性を維持させることができる音響再生制御装置を提供する。【解決手段】  音響再生制御装置においては、筐体１２内部に制御音を放射する制御用スピーカ２０及び排熱用開口部１４での音圧を検出するマイクロホン２２を備える。ステレオスピーカ１８背面から放射された音がマイクロホン２２でその音圧が検出され、その音圧に基づいて排熱用開口部１４での音響インピーダンスがゼロになるように、増幅部３０でゲインＧが調整されて制御用スピーカ２０から放出される制御音が制御される。【選択図】    図１
2010124249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
音響信号を発生させる信号発生部と、
前記筐体前面に配置され、前記音響信号に従って第１の音を出力する第１のスピーカと、
前記筐体内部に配置され、第２の音を出力する第２のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１及び第２の音及び前記第１及び第２の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１及び第２の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記合成音圧が最小となるように前記検出信号の振幅及び位相を調整して制御信号を発生し、前記制御信号を前記第２のスピーカに出力する制御部と、
を具備することを特徴とする音響再生制御装置。
【請求項２】
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
音響信号を発生させる信号発生部と、
前記筐体前面に配置され、前記音響信号に従って第１及び第２の音を出力する第１及び第２のスピーカと、
前記筐体内部に配置され、第３の音を出力する第３のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１、第２及び第３の音及び前記第１、第２及び第３の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１、第２及び第３の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記合成音圧が最小となるように前記検出信号の振幅及び位相を調整して制御信号を発生し、前記制御信号を前記第３のスピーカに出力する制御部と、
を具備することを特徴とする音響再生制御装置。
【請求項３】
前記信号発生部は、前記音響信号を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記検出信号及び前記音響信号を加算することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響再生制御装置。
【請求項４】
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
第１及び第２の音響信号を発生させる信号発生部と
前記筐体前面に配置され、第１及び第２の音響信号に従って第１及び第２の音を出力する第１及び第２のスピーカと、
前記筐体前面において前記第２のスピーカと対角位置に配置され、第３の音を出力する第３のスピーカと、
前記筐体前面において前記第１のスピーカと対角位置に配置され、第４の音を出力する第４のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１乃至第４の音及び前記第１乃至第４の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１乃至第４の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記検出信号の振幅及び位相を調整し、当該調整された検出信号に前記信号発生部から入力される前記第１及び第２の音響信号を加算して第１及び第２の調整信号を出力する信号調整部と、
前記第１及び第２の調整信号の低音の周波数成分を抽出するローパスフィルタと、
前記第１及び第２の調整信号の高音の周波数成分を抽出するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタを通過した第１の調整信号及び前記ローパスフィルタを通過した第２の調整信号を加算して前記第１の制御信号を出力し、前記ローパスフィルタを通過した第１の調整信号及び前記ハイパスフィルタを通過した第２の調整信号を加算して前記第２の制御信号を出力する加算部と、
前記合成音圧が最小となるように前記第１及び第２の制御信号を夫々前記第３及び第４のスピーカに出力する出力部と、
を具備することを特徴とする音響再生制御装置。
【請求項５】
前記開口部は、第１及び第２のスピーカから離間して配置されることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の音響再生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生音の周波数特性を改善する音響再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響再生装置を備える液晶テレビ等の薄型表示装置は、近年、筐体の薄型化が進み、設計上の制限からスピーカの背面にエンクロージャを設けることができないのみならず、スピーカの背面から音が薄型表示装置の筐体内にそのまま放射される構造が採用されている。また、薄型表示装置は、通常、駆動回路等の発熱源を備え、この発熱源からの熱を外部に導出する為に排熱用開口部を備えている。従って、スピーカから筐体内に伝達された音は、排熱用開口部を介して筐体外に放射されることとなる。従って、薄型表示装置における排熱と音響性能（例えば、低音再生、周波数平坦特性、及び過渡特性）とは、トレードオフの関係となっている。即ち、薄型表示装置内部で発生された熱を排熱するための開口部を大きくすると、開口部から外部に放射される放射音が増加される。近年、薄型表示装置は、薄型化かつ軽量化が進み、例えば壁に掛けて設置されるというように、壁に近接して設置される。その結果、排熱用開口部から放射される音が壁で反射され、その反射音がスピーカの前面から放出される直接音と干渉し、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が劣化される問題がある。
【０００３】
従来、音の伝搬を制御する方法として、音響インピーダンスを制御する種々の方法が提案されている。特許文献１には、筐体内部に制御用スピーカを設け、筐体外部から筐体内部に入射する騒音を対象に筐体表面での音響インピーダンスを制御する減音装置が開示されている。この減音装置では、所定位置での音圧がゼロになるように制御用スピーカで制御用の音を放射させ、騒音を反射させて騒音の伝搬を低減させている。特許文献２には、ダクトに備えられたファン等の音源から発生される音を対象に予め設定された目標値に音響インピーダンスを制御する音響インピーダンス制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６８５４号公報
【特許文献２】特開平８−２７２３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２は、筐体内に入射する音を減音する概念しか顧慮せず、薄型表示装置の筐体に設けた排熱用開口部から放出される音が本来のスピーカからの音に混入して再生音における音圧の周波数特性の平坦特性の劣化の改善には寄与していない問題がある。即ち、音響再生装置を備える薄型表示装置においては、表示装置内部で発生した音が放熱用開口部を介して外部に放射され、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が劣化される問題がある。従って、放熱用開口部から放射される音が低減され、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性の劣化を防止できる音響再生制御装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、薄型表示装置内部で発生する音の排熱用開口部からの放出を排熱用開口部での音響インピーダンスを制御して低減させ、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性の平坦特性を維持できる音響再生装置を提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
音響信号を発生させる信号発生部と、
前記筐体前面に配置され、前記音響信号に従って第１の音を出力する第１のスピーカと、
前記筐体内部に配置され、第２の音を出力する第２のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１及び第２の音及び前記第１及び第２の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１及び第２の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記合成音圧が最小となるように前記検出信号の振幅及び位相を調整して制御信号を発生し、前記制御信号を前記第２のスピーカに出力する制御部と、
を具備することを特徴とする音響再生制御装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
音響信号を発生させる信号発生部と、
前記筐体前面に配置され、前記音響信号に従って第１及び第２の音を出力する第１及び第２のスピーカと、
前記筐体内部に配置され、第３の音を出力する第３のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１、第２及び第３の音及び前記第１、第２及び第３の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１、第２及び第３の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記合成音圧が最小となるように前記検出信号の振幅及び位相を調整して制御信号を発生し、前記制御信号を前記第３のスピーカに出力する制御部と、  を具備することを特徴とする音響再生制御装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、
熱を発する熱源が内部に配置され、前記熱を放熱するための開口部を有する筐体と、
第１及び第２の音響信号を発生させる信号発生部と
前記筐体前面に配置され、第１及び第２の音響信号に従って第１及び第２の音を出力する第１及び第２のスピーカと、
前記筐体前面において前記第２のスピーカと対角位置に配置され、第３の音を出力する第３のスピーカと、
前記筐体前面において前記第１のスピーカと対角位置に配置され、第４の音を出力する第４のスピーカと、
前記開口部に配置され、前記第１乃至第４の音及び前記第１乃至第４の音が前記開口部を介して外部に向けられ、反射によって生じた第１乃至第４の反射音を含む合成音の合成音圧を検出して検出信号を出力するマイクロホンと、
前記検出信号の振幅及び位相を調整し、当該調整された検出信号に前記信号発生部から入力される前記第１及び第２の音響信号を加算して第１及び第２の調整信号を出力する信号調整部と、
前記第１及び第２の調整信号の低音の周波数成分を抽出するローパスフィルタと、
前記第１及び第２の調整信号の高音の周波数成分を抽出するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタを通過した第１の調整信号及び前記ローパスフィルタを通過した第２の調整信号を加算して前記第１の制御信号を出力し、前記ローパスフィルタを通過した第１の調整信号及び前記ハイパスフィルタを通過した第２の調整信号を加算して前記第２の制御信号を出力する加算部と、
前記合成音圧が最小となるように前記第１及び第２の制御信号を夫々前記第３及び第４のスピーカに出力する出力部と、
を具備することを特徴とする音響再生制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の音響再生制御装置においては、排熱用開口部での音響インピーダンスが制御され、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る音響再生制御装置を説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る音響再生制御装置の概略構成を示している。この音響再生制御装置は、図１に示されるように、液晶テレビ等の薄型表示装置１０に設けられる。この薄型表示装置１０には、映像を表示する表示パネル１６が筐体１２の前面に設置され、この表示パネル１６の下方に１対のステレオスピーカ１８が配置されている。筐体１２は、薄型表示装置１０の外形の形態を規定することから、当然にその内部に薄型の空間を備えた奥行きの小さな箱型に形成されている。
【００１２】
薄型表示装置１０は、テレビジョン放送信号を受信して復調する図示しないチューナを備え、この復調された信号に応じて音響信号が音響信号発生部２４で発生される。この音響信号は、増幅部２６で増幅されて筐体１２の前面枠に設けられたステレオスピーカ１８に入力され、音響信号がステレオスピーカ１８で音に変換される。ステレオスピーカ１８で放射される音は、ステレオスピーカ１８の前面から薄型表示装置１０の前方の視聴者に向けて放射されるとともに、ステレオスピーカ１８背面から筐体１２内に放射される。ステレオスピーカ１８は、視聴者に相対して薄型表示装置１０の前面に配置されてもよく、視聴者に向けて音を向けるように斜めに配置されてもよい。
【００１３】
また、薄型表示装置１０は、筐体１２内部熱源４０となる映像信号等を処理するための演算処理装置及び表示パネル１６の駆動回路等を含み、熱源４０から放出される熱を排出するための排熱用開口部１４が筐体１２の背面パネル１３に設けられている。図２には、薄型表示装置１０の背面パネル１３が模式的に示されている。排熱用開口部１４は、図２に示されるように、一般的にスリット１５を有するように形成される。
【００１４】
また、薄型表示装置１０は、筐体１２内部に制御音を出力する少なくとも１つの制御用スピーカ２０を備え、この制御音で排熱用開口部１４での音響インピーダンスが制御される。排熱用開口部１４には、少なくとも図１の矢印で示されるステレオスピーカ１８背面から放射される直接音及び制御用スピーカ２０から出力される制御音の音圧を検出するマイクロホン２２が配置され、マイクロホン２２で検出された音圧は、検出信号として振幅位相調整部２８に入力される。この検出信号は、位相振幅調整部２８で振幅及び位相が調整され、増幅部３０で適宜増幅されて制御用スピーカ２０に入力される。図１に示される音響再生制御装置では、上述したようなフィードバック処理により、排熱用開口部１４での音響インピーダンスが制御される。
【００１５】
このような排熱用開口部１４を有する薄型表示装置１０では、ステレオスピーカ１８の背面から放射された音が排熱用開口部１４を介して薄型表示装置１０の外部に放射される。薄型表示装置１０が壁に掛けて設置される、或いは、壁に近接して設置される場合、排熱用開口部１４からの放射音が壁面で反射される。壁面で反射された反射音は、ステレオスピーカ１８の前面から放射される直接音と干渉される。ステレオスピーカ１８の前面から放射される音と背面から放射される音とは、スピーカの構造上の理由により逆位相の関係にある。そのため、ステレオスピーカ１８の前面から放射された直接音と壁で反射された反射音とは、逆位相の関係にある。ステレオスピーカ１８では、音圧の周波数特性が平坦な再生音が出力されるが、この逆位相の関係から直接音と反射音とが干渉することで再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が劣化される。
【００１６】
第１の実施の形態に係る音響再生制御装置では、上述したように薄型表示装置１０内部に制御用スピーカ２０が設けられ、この制御用スピーカ２０で制御音を放射して排熱用開口部１４での音響インピーダンスがゼロになるように制御される。排熱用開口部１４での音響インピーダンスをゼロにすることで、排熱用開口部１４には、音を反射する仮想的な壁面（反射面）が形成されて排熱用開口部１４を介して筐体１２外部へ放射される音が低減される。従って、ステレオスピーカ１８の前面から放射される直接音と壁からの反射音との干渉が低減されて再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が維持される。
【００１７】
次に、音響再生制御装置が上記構成を採用することで再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が維持されることができる原理を説明する。
【００１８】
図３は、図１に示される薄型表示装置１０におけるステレオスピーカ１８並びに制御用スピーカ２０で放射される音及びそれらの反射音の伝播を模式的に示している。図３に示されるように、音は、一次元波動として矢印の方向に伝播する。放熱用開口部１４の境界面での音圧ｐは、下記式で表わされる。
【数１】
2010124249.tif 000003
【００１９】
この数式１において、ｐｐは、ステレオスピーカ２０から放射された直接音の音圧、ｐｐｒは、ステレオスピーカ２０から放出される直接音が壁面４２で反射された反射音の音圧、ｐｓは、制御用スピーカ２０から放出される制御音の音圧、また、ｐｓｒは、制御用スピーカ２０から放出される制御音が壁面４２で反射された反射制御音の音圧を表わしている。
【００２０】
ここで、制御音ｐｓは、マイクロホン２２で検出される放熱用開口部１４における内部と外部とを画定する境界面での音圧ｐにゲインＧを乗算したものであることから、下記式で表わされる。
【数２】
2010124249.tif 000004
【００２１】
この数式２で表わされる制御音ｐｓを数式１に代入すると、下記式が得られる。
【数３】
2010124249.tif 000005
【００２２】
従って、数式３を数式１に代入して、排熱用開口部１４での音圧ｐが下記式のように得られる。
【数４】
2010124249.tif 000006
【００２３】
また、排熱用開口部１４での境界面での粒子速度ｕは、下記式で表わされる。
【数５】
2010124249.tif 000007
【００２４】
この数式５において、ρは、粒子密度、ｃは、音速を表わしている。また、ｕｐは、直接音における粒子速度、ｕｓは、制御音における粒子速度、ｕｐｒは、直接音の壁面４２による反射音における粒子速度、また、ｕｓｒは、制御音が壁面４２で反射された反射制御音における粒子速度を表わす。
【００２５】
従って、薄型表示装置１０内部から見た排熱用開口部１４の境界面での単位面積音響インピーダンス比ξは、下記式のようになる。
【数６】
2010124249.tif 000008
【００２６】
この数式６において、ゲインＧが最大になるように調整されると、単位面積音響インピーダンス比ξは、ゼロとなる。即ち、音響インピーダンスＺ＝ｐ／ｕがゼロとなる。この場合、下記式で定義される複素音圧反射率Ｒは、（−１）となり、排熱用開口部１４の境界面での反射は、同振幅逆位相反射となる。従って、排熱用開口部１４の境界面においてソフトな音響境界面が実現される。
【数７】
2010124249.tif 000009
【００２７】
このように、ゲインＧが最大となるように制御されることで、放熱用開口部１４での音響インピーダンスがゼロに近付いて放熱用開口部１４に仮想的な壁面、即ち、音を反射する反射面が形成される。従って、筐体１２内部で発生され、放熱用開口部１４を介して放出される音が低減されることになる。
【００２８】
上述した原理に従って、図１に示される音響再生制御装置では、ステレオスピーカ１８の背面から放射される直接音、制御用スピーカ２０から放射される制御音、これらが壁面４２で反射された反射音及び反射制御音の音圧がマイクロホン２２で検出され、その検出信号に基づいて排熱用開口部１４における音響インピーダンスがゼロとなるように制御される。即ち、排熱用開口部１４における音響インピーダンスがゼロとなるように、増幅部３０でゲインＧが最大となるように調整されて制御用スピーカ２０から放射される制御音が制御される。これにより、排熱用開口部１４には、音を反射する反射面が形成され、筐体１２内部から排熱用開口部１４を介して外部に放射される音が減衰される。
【００２９】
以上のように、第１の実施の形態においては、筐体１２内部から排熱用開口部１４を介して放射される音が低減され、壁面４２で反射される反射音とステレオスピーカ１８の前方からの直接音との干渉が低減されて再生音における音圧の周波数特性の平坦特性を維持することができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図４及び図５を参照して、第２の実施の形態に係る音響再生制御装置を説明する。図４は、第２の実施の形態に係る音響再生制御装置の概略構成を示している。図４において、図１に示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付してその説明を省略する。第２の実施の形態に係る音響再生制御装置では、図４に示されるように、音響信号発生部２４で発生された音響信号が増幅部２６に供給されるとともに、参照信号として振幅位相調整部２８にも伝達される。従って、第２の実施の形態では、制御用スピーカ２０で発生される制御音の制御は、マイクロホン２２で検出される検出信号によるフィードバック制御と音響信号発生部２４から入力される参照信号によるフィードフォワード制御とを組み合わせて実現される。
【００３１】
図５は、図４に示される音響再生制御装置におけるステレオスピーカ１８で放射された直接音、制御用スピーカ２０で放射された制御音及びこれらが壁面４２で反射された反射音及び反射制御音の伝播を模式的に示している。音響再生制御装置は、図５に示されるように、フィードバック処理及びフィードフォワード処理を組み合わせた信号配線系で構成され、排熱用開口部１４での音響インピーダンスがゼロとなるように、即ち、マイクロホン２２で検出される音圧がゼロとなるように、増幅部３０で制御フィルタ（ゲイン）Ｈが調整される。
【００３２】
図５において、Ｆｐは、ステレオスピーカ１８背面から放射される直接音及びこれらの直接音が壁面４２で反射された反射音を含んだ伝達関数を表わし、Ｆｓは、制御用スピーカ２０から出力される制御音及びその壁面４２からの反射制御音を含んだ伝達関数を表わしている。即ち、伝達関数Ｆｐは、ステレオスピーカ１８に入力される音響信号Ｓを入力とし、マイクロホン２２で検出される直接音の音圧ｐｐと直接音の反射音の音圧ｐｐｒとの合成音圧を出力とする伝達関数である。また、伝達関数Ｆｓは、制御用スピーカ２０に入力されるゲインＨからの信号を入力とし、マイクロホン２２で検出される制御音の音圧ｐｓと制御音の反射音の音圧ｐｓｒとの合成音圧を出力とする伝達関数である。マイクロホン２２で検出される音圧は、下記式で近似される。
【数８】
2010124249.tif 000010
【００３３】
排熱用開口部１４での音圧、即ち、マイクロホン２２で検出される音圧が最小になるようにするには、この数式８においてｐ＝０とすればよい。即ち、増幅部３０における制御フィルタＨが下記式を満たすように調整されればよい。
【数９】
2010124249.tif 000011
【００３４】
以上のように、第２の実施の形態に係る音響再生制御装置においては、振幅位相調整部２８にマイクロホン２２で検出された検出信号に加え、音響信号発生部２４から参照信号が供給されている。この検出信号及び参照信号に基づいて排熱用開口部１４での音響インピーダンスがゼロとなるように増幅部３０における制御ゲインＨが数式９で決定されるように調整される。これにより、筐体１２内部で発生された音が排熱用開口部１４で反射されて、反射音が筐体１２外部に放射されることが防止される。これにより、ステレオスピーカ１８の前面から放射された直接音とステレオスピーカ１８の背面から放射され、排熱用開口部１４を介して壁面４２で反射された反射音との干渉が低減される。従って、ステレオスピーカ１８で出力される再生音における音圧の周波数特性の平坦特性が維持される。また、第２の実施の形態では、排熱用開口部１４での音響インピーダンスの制御に制御音響信号発生部２４からの参照信号に基づいたフィードフォワード処理が実施され、応答性が高く、精度がよい制御を実現することができる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図６（ａ）から図１１を参照して、第３の実施の形態に係るテレビ音響再生制御装置を説明する。
【００３６】
図６（ａ）は、第３の実施の形態に係る音響再生制御装置を備える薄型表示装置１０の側断面を示し、また、図６（ｂ）は、第３の実施の形態に係る音響再生制御装置を備える薄型表示装置における回路ブロックを示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、図１に示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付してその説明を省略する。
【００３７】
第１及び第２の実施の形態で記述されたように、制御用スピーカ２０を単に制御用としてのみに機能させることは、スピーカシステムとしての再生音量の観点から鑑みて非効率的である。従って、第３の実施の形態では、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、制御用スピーカ１２０Ａ，１２０Ｂは、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂと同様に、薄型表示装置１０の正面方向に放射面を向けて配置される。制御用スピーカ１２０Ｂ、１２０Ａからの音も、薄型表示装置１０の正面に放射されて再生音全体での音圧レベルの増加が図られている。第３の実施の形態では、放熱用開口部１４での音響インピーダンスの制御は、制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの背面から放射される制御音で実施される。
【００３８】
通常、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂの前面から放射される直接音及び背面から放射される直接音は、構造上の理由から互いに逆位相の関係にある。図６Ｂに示される音響再生装置においては、制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの前面から放射される制御音には、このステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂの背面から放射される直接音の成分が主に含まれる。従って、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂ及び制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの前面から出力される再生音は、互いに逆位相の関係となり、干渉して音響再生制御装置全体としての再生音の音圧レベルが低減される虞がある。この音圧レベルの低減は、再生音の周波数及びスピーカ間の距離、即ち、スピーカの配置箇所に依存する。
【００３９】
ここでは、まず、複数のスピーカが逆位相の音を放射する場合における音圧レベルの低減が再生音の周波数及びスピーカ間の距離に依存する原理を説明する。以下の原理の説明で使用される主音源スピーカ及び副音源スピーカは、それぞれ図６（ａ）及び（ｂ）に示されるステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂ及び制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂに一致する。
【００４０】
図７は、ある１つの主音源スピーカ２１８及びＮ個の副音源スピーカ２２０を含むスピーカシステム２００を模式的に示している。このスピーカシステム２００では、図７に示されるように、主音源スピーカ２１８では、振幅ｑｐ及び位相θｐで特定される音が放射され、副音源スピーカ２２０では、振幅ｑｓｉ及び位相θｓｉ（ｉは、１≦ｉ≦Ｎを満たす整数である。）で特定される音が放射される。主音源スピーカ２１８及び副音源スピーカ２２０間の距離は、ｄｐｓｉで表わされる。このスピーカシステム２００における音の規模を表わす全放射音響パワーＷは、下記式で表わされる。
【数１０】
2010124249.tif 000012
【００４１】
ここの数式１０において、ωは、角周波数を表わし、周波数ｆに対してω＝２πｆの関係にあり、ｋは、波数を表わし、角振動数ωと音速ｃとの間にｋ＝ω／ｃという関係が成立する。この数式１０において、第１項は、主音源スピーカ２１８を単独で動作させた場合における放射音響パワーを表わし、第３項は、複数の副音源スピーカ２２０における放射音響パワーを表わす。また、第２項は、主音源スピーカ２１８で放射される音と複数の副音源スピーカ２２０で放射される音との干渉による放射音響パワーを表わす。
【００４２】
図８（ａ）及び（ｂ）は、図７に示されるスピーカシステム２１８を薄型表示装置２１０に適用した一例を模式的に示している。図８（ａ）は、薄型表示装置２１０正面における主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂの配置を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される薄型表示装置２１０の側断面における主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂの配置を示している。薄型表示装置２１０では、スピーカシステムでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、２つの主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂが薄型表示装置２１０正面の下方に配置され、２つの副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂが薄型表示装置２１０正面の上方の配置されている。また、主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂで放射される音の位相は、図９（ａ）及び（ｂ）に示されるように、主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂの前面及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂの背面から放射される音の位相（「＋」で示される）と主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂの背面及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂの前面から放射される音の位相（「−」で示される）とが逆位相の関係にある。
【００４３】
主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂのみを動作させる場合を考えると、音響パワーは、数式１０においてＮ＝１、θｐ−θｓ１＝πとして得られる。主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂ間の距離は、図８（ａ）に示されるように、ｄｐｓ１と表わされる。数式１０において、Ｎ＝１、θｐ−θｓ１＝πとすると、下記式が得られる。
【数１１】
2010124249.tif 000013
【００４４】
この数式１１の第２項は、主音源スピーカ２１８Ａと副音源スピーカ２２０Ｂとで位相がπ異なることから、負の値となり、その値は、スピーカ間の距離ｄｐｓ１に依存する。主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂを近づけて配置する、即ち、主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂ間の距離ｄｐｓ１を小さくすると、全放射音響パワーが減少する。逆に、主音源スピーカ２１８Ａと副音源スピーカ２２０Ｂとが干渉しないように、充分に離間して配置させると、ｋｄｐｓ１＞＞ｓｉｎ（ｋｄｐｓ１）となり、第２項がゼロに近づき、各々単独で動作させる場合の全放射音響パワーに近づくようになる。このように、２つの音源で逆位相の音が放射される場合、全放射音響パワーは、音源間の距離に大きく依存する。
【００４５】
主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂで放射される音圧が同一であると単純化して、数式１１の第２項に示される干渉項における音源間の距離依存性を説明する。数式１１において、主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂでの音圧が等しい、即ち、ｑｐ＝ｑｓ１とすると、下記式が得られる。
【数１２】
2010124249.tif 000014
【００４６】
従って、全放射音響パワーが主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂのそれぞれを単独で動作する場合よりも大きくなる条件は、下記式のようになる。
【数１３】
2010124249.tif 000015
【００４７】
また、主音源スピーカ２１８Ａのみの場合の音響パワーを基準とし、主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂを同時に動作させた場合での全放射音響パワーにおける音響パワー低下率ηを下記式のように定義する。
【数１４】
2010124249.tif 000016
【００４８】
図１０は、横軸を波数ｋと距離ｄｐｓ１との積の無次元数ｋｄｐｓ１をとし、縦軸を音響パワー低下率ηをとした場合での数式１４を示している。図１０に示されるように、無次元数ｋｄｐｓ１が約１．８９以上となる場合に音響パワー低下率ηがゼロ以上となる。従って、この条件を満たすように主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂを配置することで主音源スピーカ２１８Ｂを単独で配置した場合よりも出力を大きくすることができる。
【００４９】
図１１には、一例として、周波数ｆを１００Ｈｚとした場合、即ち、波数がｋ＝２πｆ／ｃ（１５℃において、ｃ＝３４０ｍ／ｓｅｃ）の場合での音響パワー低下率ηの主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂ間の距離ｄｐｓ１依存性を示している。図１１では、横軸は、主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ｂ間の距離ｄｐｓ１を表わし、縦軸は、音響パワー低下率ηを表わしている。図１０に示されるように、１００Ｈｚの低音においては、音源間が約１ｍ未満に近接して配置されると、互いに干渉されることにより音響パワーが減衰され、約１ｍ以上離間して配置されると、音響パワーが増大される。一方、１０００Ｈｚの高音においては、音源間の距離が０．１ｍ以上離間して配置されると、音響パワーが増加される。
【００５０】
このように、２つの音源による音響パワーは、音源間の距離及び周波数に依存する。従って、数式１３を満たすように、周波数に応じて音源間の距離が決定されればよい。
【００５１】
しかしながら、一般的に周波数に応じて複数のスピーカを設けること及び配置を変更することは、コスト、制御制約上の面において実利的ではない。薄型表示装置２１０には、一般的に、図８（ａ）に示されるように、主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂが薄型表示装置２１０前面の下方の両隅にそれぞれ配置され、副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂが薄型表示装置２１０前面の上方の両隅にそれぞれ配置される。この場合、薄型表示装置２１０前面において主音源スピーカ２１８Ｂと表示パネル２１６を介して対角に配置される副音源スピーカ２２０Ａでは、主音源スピーカ２１８Ｂで出力される音の低音成分を主に含む音を再生させ、主音源スピーカ２１８Ｂの上方に配置される副音源スピーカ２２０Ｂでは、主音源スピーカ２１８Ｂで出力される音の高音成分を主に含む音を再生させればよい。同様に、薄型表示装置前面において主音源スピーカ２１８Ａと表示パネル２１６を介して対角に配置される副音源スピーカ２２０Ｂでは、主音源スピーカ２１８Ａで出力される音の低音成分を主に含む音を再生させ、主音源スピーカ２１８Ａの上方に配置される副音源スピーカ２２０Ａでは、主音源スピーカ２１８Ａで出力される音の高音成分を主に含む音を再生させればよい。
【００５２】
４６型クラスの大画面テレビでは、幅が１ｍかつ高さ０．７ｍ程度あることから、低音及び高音ともに数式１３を満すように主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂを配置させることが可能である。
【００５３】
ただし、主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂを含めてメインスピーカして機能させるには、ステレオ再生感の維持がＡＶ音響上必須の条件となる。高音領域でのステレオ再生感を維持するためには、主音源スピーカ２１８Ａ及び副音源スピーカ２２０Ａを近接して配置させ、主音源スピーカ２１８Ｂ及び副音源スピーカ２２０Ｂを近接して配置させる必要がある。
【００５４】
図８（ａ）で示されるような薄型表示装置２１０では、主音源スピーカ２１８Ａから出力される音における高周波数成分を含む音が主音源スピーカ２１８Ａに近接して配置される副音源スピーカ２２０Ａで出力され、主音源スピーカ２１８Ｂから出力される音における高周波数成分を含む音が主音源スピーカ２１８Ｂに近接して配置される副音源スピーカ２２０Ｂで出力される。従って、高音域でのステレオ再生感が維持される。
【００５５】
また、主音源スピーカ２１８Ａから出力される音における低周波数成分を含む音を出力する副音源スピーカ２２０Ｂは、主音源スピーカ２１８Ａとある程度離間して配置され、主音源スピーカ２１８Ｂから出力される音における低周波数成分を含む音を出力する副音源スピーカ２２０Ａは、主音源スピーカ２１８Ｂとある程度離間して配置される。しかしながら、１００Ｈｚ以下のウーファー領域では、ステレオ再生感に音源位置の影響が小さいことから、低音域でのステレオ再生感が維持される。従って、副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂをメインスピーカの一部として機能させることができる。
【００５６】
このように、薄型表示装置２１０においては、周波数に応じて主音源スピーカ２１８Ａ、２１８Ｂに対する副音源スピーカ２２０Ａ、２２０Ｂの配置箇所を定めることで、再生音量を増大させることができる。
【００５７】
第３の実施の形態では、上述した原理に従って、ステレオスピーカ及び制御用スピーカの配置箇所が決定される。
【００５８】
第３の実施の形態に係る薄型表示装置１０では、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂが薄型表示装置１０の前面の下方に配置され、排熱用開口部１４における音響インピーダンスを制御するための制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂが薄型表示装置１０の前面の上方に配置されている。制御用スピーカ１２０Ａでは、ステレオスピーカ１１８Ｂで出力される音の低音域の周波数成分及びステレオスピーカ１１８Ａで出力される音の高音域の周波数成分を主に含む制御音が出力される。また、制御用スピーカ１２０Ｂでは、ステレオスピーカ１１８Ａで出力される音の低音域の周波数成分及びステレオスピーカ１１８Ｂで出力される音の高音域の周波数成分を主に含む制御音が出力される。
【００５９】
図６（ｂ）に示される音響再生制御装置では、制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの背面から放射される制御音が排熱用開口部における音響インピーダンスを制御する。
【００６０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ステレオＲ信号及びステレオＬ信号のそれぞれは、音響信号発生部１２４Ａ、１２４Ｂで発生され、増幅部１２６Ａ、１２６Ｂで適宜増幅されてステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂに入力される。入力されたステレオＲ信号及びステレオＬ信号に応じてステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂで音が放射され、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂの前面及び背面から音が放射される。
【００６１】
ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂの背面から放射された直接音は、マイクロホン２２で検出され、その検出信号が夫々ステレオＲ信号調整部１２８Ａ及びステレオＬ信号調整部１２８Ｂに入力される。検出信号は、ステレオＲ信号調整部１２８Ａ及びステレオＬ信号調整部１２８Ｂで振幅及び位相が調整される。また、ステレオＲ信号調整部１２８Ａ及びステレオＬ信号調整部１２８Ｂの夫々には、音響信号発生部１２４Ａ、１２４ＢからステレオＲ信号及びステレオＬ信号が参照信号として入力され、ステレオＲ信号調整部１２８Ａ及びステレオＬ信号調整部１２８Ｂで振幅及び位相が調整された検出信号に加算される。
【００６２】
ステレオＲ信号調整部１２８Ａで加算されて得られた調整信号は、二分され、一方がハイパスフィルタ１３２Ａを通されて加算部１２９Ａに入力され、もう一方がローパスフィルタ１３４Ａを通されて加算部１２９Ｂに入力される。同様に、ステレオＬ信号調整部１２８Ｂで加算されて得られた調整信号は、二分され、一方がハイパスフィルタ１３２Ｂを通されて加算部１２９Ｂに入力され、もう一方がローパスフィルタ１３４Ｂを通されて加算部１２９Ａに入力される。
【００６３】
加算部１２９Ａでは、ステレオＲ信号調整部側１２８Ａから入力されたハイパスフィルタ１３２Ａ通過後の信号及びステレオＬ信号調整部側１２８Ｂから出力されたローパスフィルタ１３４Ｂ通過後の信号が加算され、制御信号として増幅部１３０Ａに出力される。この制御信号は、増幅部１３０Ａで適宜増幅されて制御用スピーカ１２０Ａに入力される。同様に、加算部１２９Ｂでは、ステレオＬ信号調整部側１２８Ｂから入力されたハイパスフィルタ１３２Ｂ通過後の信号及びステレオＲ信号調整部側１２８Ａから出力されたローパスフィルタ１３４Ａ通過後の信号が加算され、制御信号として増幅部１３０Ｂに出力される。この制御信号は、増幅部１３０Ｂで適宜増幅されて制御用スピーカ１２０Ｂに入力される。
【００６４】
制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂにおいて、入力された制御信号に応じて音が放射され、制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの背面側から放射される制御音によってマイクロホン２２が配置される放熱用開口部１４での音響インピーダンスが制御される。ただし、増幅部１３０Ａ、１３０Ｂにおける制御フィルタＨの調整方法は、第２の実施の形態で説明された方法で実施される。
【００６５】
以上のように、第３の実施の形態に係る音響再生制御装置においては、制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂがステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂと同様に、薄型表示装置の前面に配置され、排熱用開口部１４での音響インピーダンスを制御するための制御音が制御用スピーカ１２０Ａ、１２０Ｂの背面から出力される。排熱用開口部１４での音響インピーダンスが最小となるように制御され、排熱用開口部１４から外部に放出される音が減衰されて、再生音における音圧の周波数特性の平坦特性を維持させることができる。
【００６６】
また、制御用スピーカ１２０Ａでは、ステレオスピーカ１１８Ｂから出力される音の低音の周波数成分及びステレオスピーカ１１８Ａから出力される音の高音の周波数成分を主に含む制御音が出力され、制御用スピーカ１２０Ｂでは、ステレオスピーカ１１８Ａから出力される音の低音の周波数成分及びステレオスピーカ１１８Ｂから出力される音の高音の周波数成分を主に含む制御音が出力されるように構成される。このような構成により、音響再生制御装置全体として出力される再生音の音圧を増大させることができる。
【００６７】
なお、薄型表示装置１０の筐体１２に設けられる排熱用開口部１４の配置箇所は、主音源となるステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂから離間した位置に配置されることが好ましい。このことは、第３の実施の形態において図７から図８（ｂ）を参照して説明された原理から理解されることができる。
【００６８】
図１２は、筐体３１２に複数の開口部３１４を備えるスピーカシステム３００を模式的に示している。主音源スピーカ３１８の背面から放射される音が開口部３１４を介して外部に放射される場合には、開口部３１４を点音源と見なすことができる。図１２に示されるように、このスピーカシステム３００では、各開口部３１４から音が放射される。開口部３１４から放射される音は、主音源スピーカ３１８の背面から放射された音であるため、主音源スピーカの前面から放射される音と逆位相の関係にある。これは、前述した図７に示される主音源スピーカ２１８及び複数の副音源スピーカ２２０を備えるスピーカシステム２００において、主音源スピーカ２１８で放射される音と副音源スピーカ２２０で放射される音とが逆位相の関係にある場合と同一である。
【００６９】
従って、図１２に示されるスピーカシステム３２０の前方のマイクロホン３２２の位置での全放射音響パワーＷは、数式１０で表わされる値と同一となる。図１３（ａ）は、主音源スピーカ３１８に対して開口部３１４が分散されて配置される例を示し、図１３（ｂ）は、主音源スピーカ３１８に対して開口部３１４が離間して配置される例を示している。図１３（ｃ）には、主音源スピーカ３１８のみで開口部３１４が存在しない場合での音響パワーレベル、並びに、筐体３１２に図１３（ａ）及び（ｂ）で示される箇所に開口部３１４が配置された場合における音響パワーレベルを解析した解析結果が示されている。開口部３１４が分散して配置される場合には、開口部３１４は、図１３（ａ）に示されるように、４箇所に設けられ、そのうち２つの開口部３１４が主音源スピーカ３１８に近接して設けられている。開口部３１４が離間して配置される場合には、開口部３１４は、図１３（ｂ）に示されるように、４箇所に設けられ、４つ全ての開口部３１４が主音源スピーカ３１８から離間して設けられている。
【００７０】
図１３（ｃ）に示されるように、開口部３１４を離間配置したスピーカシステム３００での音響パワーレベルが開口部３１４を分散配置したスピーカシステムでの音響パワーレベルより全周波数に亘って大きくなっている。この解析結果から、スピーカシステム３００に開口部３１４が設けられる場合、開口部３１４が主音源スピーカ３１８から離間した場所に配置されることが好ましいことが分かる。この主音源スピーカ３１８は、第１及び第２の実施の形態においては、ステレオスピーカ１８に相当し、第３の実施の形態においては、ステレオスピーカ１１８Ａ、１１８Ｂに相当する。また、開口部３１４は、第１乃至第３の実施の形態における排熱用開口部１４に相当する。
【００７１】
また、本発明の一実施の形態では、排熱用開口部１４は、筐体１２背面の一箇所に設けられる例で記述されているが、排熱用開口部１４が筐体１２側面に設けられてもよく、また、複数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る音響再生制御装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示した音響再生制御装置を備える薄型表示装置の背面を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１に示した排熱用開口部における音響インピーダンスの制御方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る音響再生制御装置を概略的に示すブロック図である。
【図５】図４に示した排熱用開口部における音響インピーダンスの制御方法を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る音響再生制御装置を備える薄型表示装置を示す模式断面図及びブロック図である。
【図７】図６（ａ）に示した制御用スピーカの配置箇所を説明するためのスピーカシステムを示す模式図である。
【図８】（ａ）は、図７に示したスピーカシステムを薄型表示装置に適用した例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した薄型表示装置の側断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図８（ａ）に示したスピーカシステムにおける全放射音響パワーの主音源スピーカ及び副音源スピーカ間の距離依存性を説明するための説明図及び（ａ）に示したスピーカシステムにおける側断面図である。
【図１０】図８（ａ）に示したスピーカシステムにおける音響パワー低下率を示すグラフである。
【図１１】図１０に示した音響パワー低下率における周波数が１００ＭＨｚの場合でのグラフである。
【図１２】図６（ａ）に示される排熱用開口部から放射される音の全放射音響パワーに対する影響を説明するための説明図である。
【図１３】（ａ）は、、（ｂ）及び（ｃ）は、図１２に示される開口部が主音源スピーカに対して分散してされる場合の開口部の配置箇所を示す模式図、図１２に示される開口部が主音源スピーカに対して離間してされる場合の開口部の配置箇所を示す模式図及び（ａ）並びに（ｂ）に示されるスピーカシステムにおける全放射音響パワーを示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０…薄型表示装置、１２…筐体、１３…背面パネル、１４…排熱用開口部、１５…スリット、１６，２１６…表示パネル、１８，１１８Ａ，１１８Ｂ…ステレオスピーカ、２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…制御用スピーカ、２２，３２２…マイクロホン、２４…音響信号発生部、２６，３０，１２６Ａ，１２６Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｂ…増幅部、２８…振幅位相調整部、４０…熱源、４２…壁面、１２４Ａ…ステレオＲ音響信号発生部、１２４Ｂ…ステレオＬ音響信号発生部、１２８Ａ…Ｒ信号調整部、１２８Ｂ…Ｌ信号調整部、１３２Ａ，１３２Ｂ…ハイパスフィルタ、１３４Ａ，１３４Ｂ…ローパスフィルタ、２００，３００…スピーカシステム、２１８，２１８Ａ，２１８Ｂ，３１８Ａ，３１８Ｂ…主音源スピーカ、２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，３２０Ａ，３２０Ｂ…副音源スピーカ、３１４…開口部
【図１】
2010124249.tif 000017
【図２】
2010124249.tif 000018
【図３】
2010124249.tif 000019
【図４】
2010124249.tif 000020
【図５】
2010124249.tif 000021
【図６】
2010124249.tif 000022
【図７】
2010124249.tif 000023
【図８】
2010124249.tif 000024
【図９】
2010124249.tif 000025
【図１０】
2010124249.tif 000026
【図１１】
2010124249.tif 000027
【図１２】
2010124249.tif 000028
【図１３】
2010124249.tif 000029